Одержання та властивості керамічних пігментів на основі відпрацьованих каталізаторів

Abstract

Представлені основні результати досліджень впливу складу вихідної шихти і температури випалу на інтенсивність кольору пігменту, а також чистоти тону при використанні в якості вихідної сировини відпрацьованого нанесеного кобальт (II, III) – хром (ІІІ) оксидного каталізатора окиснення амоніаку до нітроген (ІІ) оксиду. Підкреслено небезпеку хромоофорних оксидів для навколишнього довкілля та безпосередньо організму людини. Обґрунтовано необхідність переробки та утилізації відпрацьованих каталізаторів як техногенної відходів. Виявлено необхідність повної переробки нанесених каталізаторів з метою не тільки вилучення металів, а й утилізації керамічної складової. Запропоновано використання нанесених відпрацьованих каталізаторів для синтезу керамічних пігментів. В результаті собівартість синтезованого продукту знижується та одночасно сприяє частковому вирішенню питань утилізації промислових відходів і охорони навколишнього довкілля. З використанням відпрацьованого каталізатора були виготовлені зразки пігментів зі структурою муліту. За даними рентгеноструктурного аналізу в складі пігментів були ідентифіковані фази муліту, корунду та шпінелі CoAl₂O₄. Встановлено, що хром (III) оксид не виділяється у вільному стані, а вбудовується в структуру муліту. В ході досліджень встановлено, що інтенсивність забарвлення зростає з підвищенням температури синтезу та концентрації іонів двовалентного кобальту. Чистота тону в отриманих зразках керамічних пігментів мулітового складу залежить від концентрації іонів Со²⁺. Розроблені пігменти витримують температуру до 1473 К та можуть бути рекомендовані для виробництва лакофарбових матеріалів. Доведено доцільність використання техногенних відходів, які містять хромофорні оксиди, для отримання керамічних пігментів. Запропонований спосіб утилізації відпрацьованого нанесеного кобальт (II, III) – хром (ІІІ) оксидного каталізатора дозволяє частково вирішити екологічну проблему зниження кількості відходів, які містять високотоксичні з'єднання кобальту та хрому, з одночасним отриманням синьо-зеленого пігменту.The main results of studies of the influence of the composition of the initial mixture and the firing temperature on the color intensity of the pigment, as well as the purity of the tone when using as a raw material, spent deposited cobalt (II, III) - chromium (III) oxide oxidation catalyst of ammonia to nitric oxide (II) are presented. The danger of chromophore oxides for the environment and the human body itself is und erlined. The necessity of recycling and disposal of spent catalysts as industrial waste is grounded. The necessity of complete processing of supported catalysts with the aim of not only extracting metals, but also utilizing the ceramic component has been revealed. The proposed use of deposited spent catalysts for the synthesis of ceramic pigments. As a result, the cost of the synthesized product is reduced and at the same time contributes to the partial resolution of issues of industrial waste disposal and environmental protection. Using spent catalyst samples were made pigments with the structure of mullite. According to the X-ray diffraction analysis of the pigments, the phases of mullite, corundum and spinel CoAl₂O₄ were identified. It is established that chromium (III) oxide is not released in a free form, but is embedded in the structure of mullite. In the course of the research, it was established that the color intensity increases with an increase in the synthesis temperature and the concentration of divalent cobalt ions. The purity of the tone in the obtained samples of ceramic pigments of mullite composition depends on the concentration of Co²⁺ ions. Developed pigments with stand temperatures up to 1473 K and can be recommended for the production of paints and varnishes. The expediency of using technogenic wastes containing chromophore oxides for the production of ceramic pigments has been proved. The proposed method of utilization of spent deposited cobalt (II, III) - chromium (III) oxide catalyst allows to partially solve the environmental problem of reducing the amount of waste containing highly toxic cobalt and chromium compounds, while at the same time obtaining a blue-green pigment.